ISSN:
1420-9136
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
,
Physics
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Bei der Untersuchung des Einflusses des Druckes auf die Zählung der Kondensations-Kerne haben wir zwei Fälle zu unterscheiden: den Einfluss des Expansionsverhältnisses im Kernzähler und ein Phänomen,Schlarb-Effekt, demzufolge die Zahl der Kerne, welche bei reduziertem Druck gefunden wird, beträchtlich kleiner ist, als man entsprechend dem Verhältnis der Drucke erwarten würde. Unsere Untersuchung des Einflusses des Überdruckes (der Übersättigung) auf die Zählung der Kerne mittels eines absoluten Kernzählers (vom Aitken Typus) mit mikrophotographischer Registrierung zeigte, dass die perzentuelle Zahl der Tröpfchen im ersten Schauer abnimmt und in den darauffolgenden Schauern zunimmt, wenn der Überdruck von 160 auf 80 mm Hg abnimmt. Eine Verminderung des Überdruckes von 160 auf 80 mm, welche einer Reduktion des Expansions-Druckverhältnisses von 1.21 auf 1.11 (oder der Übersättigung von 345 auf 195%) entspricht, setzt die Zahl der gemessenen Kerne im Mittel um 24% herab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit den Befunden vonFoitzik im Jahre 1950, der für seine Experimente einen grossen Scholz Kernzähler verwendete. Bezüglich desSchlarb-Effekts fanden wir, dass die Abweichungen der gemessenen Konzentrationen von Kondensationskernen beträchtlich sind, wenn die Bedingungen, unter denen die Messungen angestellt werden, sehr verschieden sind von denen, unter welchen die Eichung des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt wurde. Die perzentuelle Herabsetzung der erwarteten Konzentration wächst mit abnehmendem Druck; sie wächst im Mittel aller Fälle von 30 auf 58%, wenn der Druck von 600 auf 200 mm Hg abnimmt. Bei allen Drucken ist die Verminderung etwas grösser bei kleinen Kernen als bei grossen, und mit abnehmendem Druck wächst die Differenz des Effekts für kleine und grosse Kerne. Wir haben ferner Experimente mit einem grossen Gefäss von 283 Litern Inhalt ausgeführt, in welchem die durch Diffusion und Sedimentation verursachten Gesamtverluste während unserer Experimente niemals 1% überstiegen haben und keine Verluste durch Nebelbildung während des Auspumpens vorgekommen sind. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass die durch denSchlarb-Effekt erzeugte Reduktion mit zunehmender Konzentration zunimmt, wenn der Druck auf die Hälfte gesenkt wird. Die mittlere perzentuelle Reduktion der erwarteten Konzentration betrug bei 380 mm Hg 20% für Konzentrationen zwischen 70 und 410 Kernen pro cm3, und 52% für solche von 18900 bis 44000 Kernen. Unsere Experimente haben bewiesen, dass bei niedrigerem Druck die nicht gezählten Kerne vorhanden sind, aber aus irgendwelchen Gründen nicht als Zentren der Kondensation wirken. Der gefundene Verlust von 7% kann wohl dem unvermeidlichen Schwund während der Auspumpens des grossen Gefässes und der nachträglichen Füllung mit filtrierter Luft zugeschrieben werden. Es gibt zwei Wege, den Druckeffekt nachSchlarb zu beseitigen: Der erste, der allein empfohlen werden kann, bringt den Druck einer grossen, rasch in ein Gefäss von beträchtlicher Grösse gesaugten Probe mittels filtrierter Luft auf Normaldruck. Der zweite, bei dem der Druck im Nebelrohr eines photo-elektrischen Kernzählers, welcher die bei niedrigerem Druck gesammelte Probe enthält, auf Normaldruck gebracht wird, muss abgelehnt werden, da die Zahl der Kerne, welche nach Wiederherstellung des Ausgangsdruckes gefunden werde, sehr von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der niedrigere Druck auf den ursprünglichen gebracht wird. Die sehr verschiedenen Konzentrationen, welche erhalten werden, sind durch die verschiedene Verteilung der Kernkonzentration und daher der Nebeldichte entlang des Lichtstrahles nach der Expansion bedingt; diese komplizierte Verteilung der Nebeldichte ist durch die verschiedene Geschwindigkeit, mit der die filtrierte Luft ins Nebelrohr strömt, verursacht, welche sich schwer steuern oder standardisieren lässt.
Notes:
Summary When dealing with the influence of pressure on the counting of condensation nuclei we have to distinguish between the influence of expansion ratio applied in the counting instrument and a phenomenon calledSchlarb effect according to which the counts of nuclei made at a reduced pressure are considerably lower than the expected concentration computed from the pressure ratio. Our investigation of the influence of overpressure (super-saturation) on the counting of nuclei by means of an Aitken type absolute counter with stereo-photomicrographic recording showed that the percentage number of droplets in the first shower decreases and in the subsequent showers increases when the overpressure decreases from 160 to 80 mm Hg. Furthermore, a reduction of overpressure from 160 to 80 mm corresponding to a reduction of pressure expansion ratio from 1.21 to 1.11 (or super-saturation from 345 to 195%), reduces the total counts on the average by 24%, in good agreement with findings byFoitzik in 1950 who used a large Scholz counter for his experiments. Regarding theSchlarb effect we found that the anomalies in measuring concentrations of condensation nuclei are considerable when the conditions are very different from those under which the calibration of a photo-electric counter was established. The percentage reduction of the expected concentration increases with decreasing pressure; it increases, in the average of all cases, from 30 to 58% when the pressure decreases from 600 to 200 mm Hg. At all pressures the reduction with small nuclei is somewhat bigger than with large nuclei, and with decreasing pressure the difference of the effect for small and large nuclei increases. Experiments with a big container of 283 litres in which the total loss due to diffusion and sedimentation during the experiments never exceeded 1% and no losses by fog formation during evacuation can occur, showed that the reduction produced by theSchlarb effect increases with increasing concentration when the pressure is lowered to half. The average percentage reduction of the expected concentration at 380 mm Hg was for concentrations of 70 to 410 nuclei/cm3 20% and for concentrations of 18900 to 4400 nuclei/cm3 52%. Our experiments proved also that at the lower pressure the nuclei not counted are present, but for some reason do not act as nuclei for condensation. The loss of 7% found may be attributed to unavoidable waste during evacuating the big container and subsequent filling it with filtered air. Of the two possible ways of eliminating theSchlarb pressure effect, only the one increasing the pressure with filtered air to a standard pressure of a large sample, quickly drawn into a big container, can be recommended. The other method, increasing the pressure in the fog-tube of a photo-electric counter which contains the nuclei sampled at lower pressure, must be rejected because the number of nuclei recovered after restoration of the initial pressure depends very much on the speed with which the lower pressure is raised to the initial pressure. The very different concentrations obtained are due to a different distribution of nucleus concentration and fog-density along the lightpath after expansion, which is caused by the different speed of the filtered air rushing-in and is difficult to control or standardize.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01992490
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